[论文解读] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies: II. Optical spectroscopy results

Á. R. López-Sánchez, C. Esteban|arXiv (Cornell University)|Oct 8, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 107被引用 44

一句话总结

本研究分析了16个沃尔夫-拉叶星系的光学谱线，以探究大质量恒星形成、动力学特性及化学丰度。研究发现，相互作用——尤其是与矮星系的相互作用——是触发星暴的关键因素，潮汐流、速度解耦及金属丰度差异等证据证实了大多数系统中正在进行或近期发生的相互作用。

ABSTRACT

(Abridged) We have performed a comprehensive multiwavelength analysis of a sample of 20 starburst galaxies that show the presence of a substantial population of very young massive stars. In this paper, the second of the series, we present the results of the analysis of long-slit intermediate-resolution spectroscopy of star-formation bursts for 16 galaxies of our sample. We study the spatial localization of the WR stars in each galaxy. We analyze the excitation mechanism and derive the reddening coefficient, physical conditions and chemical abundances of the ionized gas. We study the kinematics of the ionized gas to check the rotation/turbulence pattern of each system. When possible, tentative estimates of the Keplerian mass of the galaxies have been calculated. Our analysis has revealed that a substantial fraction of the galaxies show evidences of perturbed kinematics. With respect to the results found in individual galaxies, we remark the detection of objects with different metallicity and decoupled kinematics in Haro 15 and Mkn 1199, the finding of evidences of tidal streams in IRAS 08208+2816, Tol 9 and perhaps in SBS 1319+579, and the development of a merging process in SBS 0926+606 A and in Tol 1457-262. All these results reinforce the hypothesis that interactions with or between dwarf objects is a very important mechanism in the triggering of massive star formation in starburst galaxies, specially in dwarf ones. It must be highlighted that only deep and very detailed observationscan provide clear evidences that these subtle interaction processes are taking place.

研究动机与目标

• 理解相互作用在触发沃尔夫-拉叶星系中大质量恒星形成中的作用。
• 确定电离气体区域的物理条件、化学丰度及消光程度。
• 分析电离气体的动力学特性，以探测并合或潮汐相互作用的迹象。
• 在可能的情况下估算星系的开普勒质量。
• 评估潜在旧恒星种群对观测到的SED的贡献。

提出的方法

• 使用NOT、INT和WHT望远镜对16个WR星系进行了长缝中等分辨率光谱观测。
• 利用发射线比值（如He II λ4686、C III λ5698、C IV λ5808）识别WR恒星并估算星暴年龄。
• 通过巴尔末减量（Hα/Hβ）进行消光校正，以推导消光系数。
• 通过诊断线比值（如[S II] λ6713/λ6731）建模电离气体条件（电子密度、温度）。
• 构建复合SED模型，结合年轻（4.5 Myr）和旧（250–500 Myr）恒星种群模板，以拟合观测到的测光数据。
• 分析发射线的速度场与空间分布，以探测动力学异常、潮汐流及并合特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系相互作用在触发WR星系中大质量恒星形成中起什么作用？
• RQ2 电离气体的动力学特性如何揭示并合或潮汐相互作用的迹象？
• RQ3 电离气体的金属丰度和化学成分是什么？其在星系内部如何变化？
• RQ4 潜在旧恒星种群在这些星暴的观测SED中贡献了多少？
• RQ5 观测到的光谱特征（如蓝、红WR峰值）与星暴年龄及初始质量函数（IMF）特性有何关联？

主要发现

• 大量星系表现出扰动的动力学特征，包括速度解耦（如Mkn 1087、Haro 15）、正弦形模式（如SBS 0926+606 A）以及反转的速度梯度（如Tol 9、Arp 252），表明正在进行或近期发生相互作用。
• 在IRAS 08208+2816、Tol 9以及可能的SBS 1319+579中探测到潮汐流，形态学与动力学证据支持由相互作用驱动的恒星形成。
• 在Haro 15和Mkn 1199中发现了具有不同金属丰度（O/H和N/O）的独立动力学组分，表明与低金属丰度矮星系伴星发生了相互作用。
• 在NGC 5253、IRAS 08208+2816和Tol 1457-262中观测到化学成分的非均匀性，局部高N/O比值表明可能受到WR恒星风或不同相互作用组分的污染。
• 复合SED建模表明，Haro 15和POX 4中15%的光谱能量分布（SED）来自4.5 Myr的星暴，其余85%来自潜在的旧恒星种群（分别为500 Myr和250 Myr），排除了其为原始矮星系的可能性。
• 通过动力学与形态学证据（包括潮汐特征与速度场畸变）在SBS 0926+606 A和Tol 1457-262中确认了并合过程。